E - Carlo Capelli

Critical power and critical
velocity
Carlo Capelli, Università degli Studi
di Verona
19/03/14
Fisiologia dello Sport
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Exercise Intensity domains
S
VH
H
M
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Fisiologia dello Sport
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Scherrer e Monod, 1960
W = Wan + CP te
•  Wan: lavoro meccanico che può
essere eseguito grazie alla
completa utilizzazione delle fonti
anaerobiche (capacità anaerobica)
•  CP: “potenza critica”
W’ = CP + Wan/ te
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Fisiologia dello Sport
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Critical power
• 
• 
• 
• 
La pendenza o la intercetta, definite come “Critical Power”
dovrebbe corrispondere alla massima potenza mecanica aerobica,
ovvero quella sostenuta dal massimo consumo di O2
In realtà si verificato che la CP corrisponde al valore di potenza
che separa l’esercizio di intensità “heavy” da quello di intensità
“very heavy” o “severe”.
Heavy: cinetica del V’O2 più lenta, elevazione della
concentrazione del lattato ematico, ma i due parametri
raggiungono ancora lo stato stazionario
Very heavy o severe:
•  il V’O2 non raggiunge lo stato stazionario, ma aumenta
gradualmente sino a raggiungere V’O2max
•  Non si ha steady state del [La]b
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Exercise Intensity domains
S
VH
H
M
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Critical power, intensità di esercizio e
esaurimento
Very heavy
Esaurimento!
Heavy
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Molte assunzioni….
•  I tempi di esaurimento applicati per costruire la relazione t vs.
W:
1.  devono essere tali da consentire la completa utilizzazione
delle fonti anaerobiche
2.  consentire di mantenere una potenza pari al 100 % di
V’O2max
•  Il rendimento di trasformazione dell’energia metabolica in
energia meccanica deve essere costante ed indipendente
dall’intensità dell’esercizio
•  La relazione, per come scritta, implica che il V’O2max sia
raggiunto istantaneamente all’inizio dell’esercizio.
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Molte assunzioni….
•  Assunzione 1b
•  In realtà si usano te sino a 600 s (10 minuti) per la costruzione della
relazione W = Wan + CP te
•  Ciò comporta la probabile sottostima della pendenza della funzione lineare
•  E’ essenzialmente questo il motivo per il quale PC di fatto corrisponde ad
una potenza metabolica sottomassimale e non è uguale alla MPA
300
250
y = 0.333x + 18.400
200
150
100
150
100
50
0
0
200
400
600
800
Tempo (s)
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y = 0.361x + 13.497
200
50
0
CP te <=420 s
250
W(kJ)
W(kJ)
300
CP te > 420 s
0
200
400
600
800
Tempo (s)
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La correzione di Wilkie
•  Assunzione 3: la Correzione di “Wilkie”
•  W’ = Wan/ te – W’max, aer (1-e-te/tau) tau / te + W’max, aer
7
•  Il secondo termine
rappresenta la quantità di
energia ottenuta dallo
sfruttamento delle fonti
anaerobiche prima che si
raggiunga il V’O2max
(massimo debito di O2)
6
W' (kW)
5
4
3
2
1
0
0
500
1000
1500
2000
Tempo (S)
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…un po’ di rigore non guasta
•  W’ = Wan/ te – W’max, aer (1-e-te/tau) tau / te + W’max, aer
•  W = Wan/ te – W’max, aer (1-e-te/tau) tau + W’max, aer te
•  E’ analoga a W = Wan + CP te, ma ora si vede che il secondo
termine dipende da te
•  Quindi l’equazione della retta rappresentata da W = Wan + CP
te non ha alcun significato fisiologico (anche se i dati
sperimentali sono di solito ben interpolati da un’equazione
lineare….)
•  Le costanti Wan e CP non hanno alcuna relazione con le
grandezze che vorrebbero rappresentare
• 
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Critical speed (Lloyd, 1966)
•  d = Van + CV te
Assunzioni…
2. Il costo energetico (C) della forma di locomozione in oggetto
deve essere costante ed indipendente dalla velocità
•  Esempio della corsa in cui Cr è praticamente costante (se
trascuriamo resistenza del mezzo..)
•  In questo caso, l’energia metabolica (E) spesa per coprire la
distanza d (trascurando Wilkie):
•  Cr d = Ean + CP te
•  (NB: Ean è la capacità anaerobica e CP è ora la Critical Power
“metabolica)
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Critical velocity nella corsa
•  d = Ean/ Cr + (CP te)/Cr
•  Oppure:
•  Se ammettiamo che CP e V’O2max siano la stessa cosa
•  d = Ean/ Cr + (V’O2max te) / Cr
•  Ove (V’O2max /Cr) è la critical velocity
•  Introducendo la correzione di Wilkie:
•  d = Ean/ Cr + (V’O2max te)/Cr - (V’O2max)/Cr (1-e-te/tau) tau
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Critical speed nella corsa
•  La correzione proposta da Wilkie introduce incertezza e rende
più complessi i calcoli
•  E’ possibile farne a meno se nella costruzione della relazione d
= Van + CV te calcoliamo te considerando solo il tempo dopo il
quale il soggetto ha raggiunto V’O2max
•  Pallini vuoti: relazione costruita
considerando solo il tempo trascorso a
V’O2max nella misura di te
•  Pallini pieni: relazione costruita
considerando te come al solito
Billat et al., 1999
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C dipende dalla velocità – CV nel
nuoto
•  d = Ean/ Cs + (V’O2max te)/Cs
•  Cs = a vn
•  cv = V’O2max / (a cvn)
•  cvn+1 = V’O2max / a
•  cv = (V’O2max / a) 1/(n+1)
di Prampero et al.2008
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•  cv è la retta tratteggiata che parte
dall’origine degli assi
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Bibliografia
•  di Prampero PE. The concept of critical velocity: a brief
analysis. Eur J Appl Physiol 80: 162- 164, 1999.
•  Billat VL et al. Determination of the velocity associated
with the longest time to exhaustion at maximal oxygen
uptake. Eur J Appl Physiol 80: 159 – 161, 1999
•  di Prampero et al. The critical velocity in swimming. Eur J
Appl Physiol 102: 164 -171, 2008
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Fisiologia dello Sport
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